(57)【要約】【課題】発光波長が互いに異なる複数のレーザをモノリシック構造で形成することにより、使用材料を低減でき、素子サイズを小型化でき、組立工数を削減できる半導体発光素子を提供する。【解決手段】半導体単結晶からなるｎ型基板１０１と、ｎ型基板１０１の裏面に設けられたｎ電極１１９と、ｎ型基板１０１の表面上に形成されたｎ型クラッド層１０３と、その上に形成された電流層１０４と、その上に積層形成された発光層１０５，１０８と、その上に形成された電流層１０７と、その上に形成されたｐ型クラッド層１１３と、その上に形成されたｐ型コンタクト層１１４と、ｐ型コンタクト層１１４上に設けられた電極１１５，１１６とを備え、ｐ型コンタクト層１１４からｎ型クラッド層１０３の表面まで形成されて、発光層１０５，１０８および電流層１０４，１０７を仕切る絶縁層１１１を設けたことを特徴とする半導体発光素子。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体単結晶からなる第１導電型基板と、
前記第１導電型基板の裏面に設けられた第１の電極と、
前記第１導電型基板の表面上に形成された第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層上に形成された第１の電流層と、
前記第１の電流層上に積層形成されたｎ（ｎは２以上の整数）個の発光層と、
前記ｎ個の発光層上に形成された第２の電流層と、
前記第２の電流層上に形成された第２導電型クラッド層と、
前記第２導電型クラッド層上に形成された第２導電型コンタクト層と、
前記第２導電型コンタクト層上に設けられたｎ個の第２の電極と
を備え、
第２導電型コンタクト層から第１導電型クラッド層の表面まで形成されて、前記ｎ個の発光層および前記両電流層をｎ個の領域に仕切る（ｎ−１）個の絶縁層を設けことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
請求項１記載の半導体発光素子において、
前記第１導電型基板と第１導電型クラッド層の間に形成された第１導電型コンタクト層をさらに備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体発光素子において、
所定の発光層領域の上層または下層に接する発光層領域を、イオン打ち込みにより電流層領域としたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項４】
請求項１または２に記載の半導体発光素子において、
所定の発光層領域の下層または上層に接する発光層領域を、イオン打ち込みにより光ガイド層領域としたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項５】
請求項１または２に記載の半導体発光素子において、
所定の発光層領域の上層または下層に接する発光層領域を、イオン打ち込みにより電流層領域とするとともに、他の所定の発光層領域の下層または上層に接する発光層領域を、イオン打ち込みにより光ガイド層領域とし、
互いに異なる領域のｎ個の発光層領域のそれぞれが、前記電流層領域と光ガイド層領域に挟まれている
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項６】
請求項４または５に記載の半導体発光素子において、
少なくとも１つの前記光ガイド層領域のバンドギャップエネルギーは、その光ガイド層領域に接する発光層領域のバンドギャップエネルギーよりも大きいことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項７】
請求項３または５に記載の半導体発光素子において、
前記両クラッド層のエネルギーバンドギャップは、前記電流層領域および前記発光層領域のエネルギーバンドギャップよりも大きいことを特徴とする半導体発光素子
【請求項８】
請求項３または５に記載の半導体発光素子において、
前記電流層領域のエネルギーバンドギャップは、その電流層領域に接する発光層領域のエネルギーバンドギャップよりも小さいことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項９】
請求項８記載の半導体発光素子において、
前記電流層領域とその電流層領域に接する発光層領域とのエネルギーバンドギャップの差は、０．３［ｅＶ］未満であることを特徴とする半導体発光素子。
。
【請求項１０】
請求項３から５までのいずれかに記載の半導体発光素子において、
前記電流層領域または／および前記光ガイド層領域を構成する半導体化合物は、前記発光層領域を構成する半導体化合物と同一種類の半導体化合物であり、
前記電流層領域または／および前記光ガイド層領域を構成する半導体化合物の組成比は、前記発光層領域を構成する半導体化合物の組成比と異なる
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体発光素子において、
前記同一種類の半導体化合物は、ＩｎまたはＡｌを含む半導体化合物であり、
前記電流層領域または／および前記光ガイド層領域を構成する半導体化合物のＩｎまたはＡｌの組成比は、前記発光層領域を構成する半導体化合物のＩｎまたはＡｌの組成比と異なる
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１２】
請求項３または５に記載の半導体発光素子において、
前記電流層領域を構成する半導体化合物の組成比を変えることにより、その電流層領域に接する発光層領域による発光出力を制御したことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１３】
前記請求項１から５までのいずれかに記載の半導体発光素子において、
前記発光層領域、前記電流層領域、および前記光ガイド層領域は、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、または量子ドット構造のいずれかで構成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１４】
請求項３から５までのいずれかに記載の半導体発光素子において、
前記電流層領域または／および前記光ガイド層領域は、イオン打ち込み法によりＩｎまたはＡｌを注入することにより形成されたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１５】
請求項１から５までのいずれかに記載の半導体発光素子において、
発光のピーク波長がそれぞれ６００〜６８０［ｎｍ］，７００〜８００［ｎｍ］である２個の発光層を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１６】
請求項１から５までのいずれかに記載の半導体発光素子において、
発光のピーク波長がそれぞれ４５０〜４９０［ｎｍ］，５００〜５４０［ｎｍ］，６２０〜６６０［ｎｍ］である３個の発光層を備えたことことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１７】
請求項１から５までのいずれかに記載の半導体発光素子において、
発光のピーク波長がそれぞれ４００〜４５０［ｎｍ］，６００〜７００［ｎｍ］，７００〜８００［ｎｍ］である３個の発光層を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１８】
請求項１または２に記載の半導体発光素子において、
前記（ｎ−１）個の絶縁層の形成位置を制御することにより、ｎ個の発光位置を制御したことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１９】
請求項３または５に項記載の半導体発光素子において、
前記電流層領域の形成位置を制御することにより、ｎ個の発光位置を制御したことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２０】
請求項１または２に記載の半導体発光素子において、
前記第２導電型コンタクト層および前記第２導電型クラッド層に、プロトンまたはＷをイオン打ち込みして、ｎ個の電流狭窄層を形成したことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２１】
請求項１または２に記載の半導体発光素子において、
前記第２導電型クラッド層の表面に形成された対称メサ構造からなるｎ個の光閉じ込め構造と、
前記光閉じ込め構造の頂部を除いた前記第２導電型クラッド層の表面上に形成された第１導電型電流狭窄層と
をさらに備え、
第２導電型コンタクト層は、前記光閉じ込め構造の頂部および第１導電型電流狭窄層の上部に延在する
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２２】
請求項２１記載の半導体発光素子において、
前記ｎ個の光閉じ込め構造の形成位置を制御することにより、ｎ個の発光位置を制御したことを特徴とする半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４元系化合物半導体や窒化ガリウム系化合物半導体等によって構成された半導体発光素子に関する。特に、可視レーザ（６００〜６８０［ｎｍ］），赤外レーザ（７００〜８００［ｎｍ］）を１素子上に形成した２波長半導体レーザ素子、青色レーザ（４５０〜４９０［ｎｍ］），緑色レーザ（５００〜５４０［ｎｍ］），赤色レーザ（６２０〜６６０［ｎｍ］）を１素子上に形成した３波長半導体レーザ素子、青紫レーザ（４００〜４５０［ｎｍ］），可視赤色レーザ（６００〜６８０［ｎｍ］），赤外レーザ（７００〜８００［ｎｍ］）を１素子上に形成した３波長半導体レーザ素子等、１素子上に複数の波長を有するレーザをモノリシックに形成した半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩｎＧａＡｌＰを用いた４元系可視レーザと、ＧａＡｌＡｓを用いた赤外レーザとが併用して使用される場合が増えている。このため、発光波長が互いに異なる複数の半導体発光素子を１パッケージに並列載置したものがある。さらに、従来の半導体発光素子には、発光波長が互いに異なる複数の半導体発光構造を、同じ１つの半導体基板に並列載置して、１つの半導体発光素子としたものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１２１８０６号公報（図３（ａ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の半導体発光素子には、使用材料の低減、素子サイズの小型化、組立工数の削減等についての課題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、発光波長が互いに異なる複数のレーザをモノリシック構造で形成することにより、使用材料を低減でき、素子サイズを小型化でき、組立工数を削減できる半導体発光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の半導体発光素子は、
半導体単結晶からなる第１導電型基板と、
前記第１導電型基板の裏面に設けられた第１の電極と、
前記第１導電型基板の表面上に形成された第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層上に形成された第１の電流層と、
前記第１の電流層上に積層形成されたｎ（ｎは２以上の整数）個の発光層と、
前記ｎ個の発光層上に形成された第２の電流層と、
前記第２の電流層上に形成された第２導電型クラッド層と、
前記第２導電型クラッド層上に形成された第２導電型コンタクト層と、
前記第２導電型コンタクト層上に設けられたｎ個の第２の電極と
を備え、
第２導電型コンタクト層から第１導電型クラッド層の表面まで形成されて、前記ｎ個の発光層および前記両電流層をｎ個の領域に仕切る（ｎ−１）個の絶縁層を設けことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の半導体発光素子によれば、モノリシック構造で発光波長が互いに異なる複数のレーザを１素子上に形成できるので、使用材料を低減でき、素子サイズを小型化でき、組立工数を削減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１である１素子２波長の半導体レーザ素子の基本的な構成を示す正面図である。また、図２は図１の本発明の実施の形態１の半導体レーザ素子においてのｐ電極の配置を示す上面図である。
【０００８】
図１において、実施の形態１の半導体レーザ素子は、基板１０１と、ｎ型クラッド層１０３と、第１の電流層１０４と、第１の発光層（または第１の活性層）１０５と、第１の光ガイド層１０６と、第２の発光層（または第２の活性層）１０８と、第２の電流層１０７と、第２の光ガイド層１０９と、ｐ型クラッド層１１３と、ｐ型コンタクト層１１４と、ｐ電極１１５，１１６と、ｎ電極１１９と、絶縁層１１１とを備えた構成である。
［基板１０１，ｎ型クラッド層１０３］
基板１０１は、ｎ型のＧａＡｓ（ｎ−ＧａＡｓ）からなり、１．４３［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する。このｎ型基板１０１の表面上には、例えば、ｎ型のＩｎ０．０９Ｇａ０．９１Ｐからなり、２．２１［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有するクラッド層１０３が形成される。
［第１の電流層１０４，第１の発光層１０５］
ｎ型クラッド層１０３の表面上には、例えば、（Ｉｎ０．５Ｇａ０．５）０．９５Ａｌ０．０５Ｐからなり、１．８６［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する第１の電流層１０４が形成される。第１の電流層１０４の表面上には、例えば、（Ｉｎ０．５Ｇａ０．５）０．８７Ａｌ０．１３Ｐからなり、１．９１［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有し、可視赤色のレーザ光（波長６００〜６８０［ｎｍ］）を発光する第１の発光層（または第１の活性層）１０５が形成される。
［第１の光ガイド層１０６］
Ａ部の第１の電流層１０４および第１の発光層１０５にＡｌイオンを打ち込み、（Ｉｎ０．５Ｇａ０．５）０．７４Ａｌ０．２６Ｐからなり、２．０［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する第１の光ガイド層１０６（厚さ約４０〜８０［ｎｍ］）が形成される。より具体的には、注入物質であるＡｌを含むソーズガスをアーク放電によりプラズマ化させた後、質量分析器により注入物質イオンを分離し、このイオンを（Ｉｎ０．５Ｇａ０．５）０．９５Ａｌ０．０５Ｐからなる第１の電流層１０４、（Ｉｎ０．５Ｇａ０．５）０．８７Ａｌ０．１３Ｐからなる第１の発光層１０５に加速電圧１０〜１２０［ｋｅＶ］で打ち込む。注入エネルギーにより不純物分布の深さを約４０〜８０［ｎｍ］、イオン電流により添加不純物量（ドーズ量）を２×１０１５［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以上に制御する。その後、加熱により打ち込こんだイオンを活性化させる。
［第２の発光層１０８］
第１の発光層１０５の上部には、例えば、Ｇａ０．７９Ａｌ０．２１Ａｓからなり、１．５９［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有し、赤外のレーザ光（波長７００〜８００［ｎｍ］）を発光する第２の発光層（または第２の活性層）１０８が形成される。
【０００９】
第１の発光層１０５と第２の発光層１０８間の距離は、１０〜７０［Å］で構成されており、第１の発光層１０５と第２の発光層１０８の間には、バリア層は設けられていない。
［第２の電流層１０７］
第２の発光層１０８の表面上には、例えば、Ｇａ０．８６Ａｌ０．１４Ａｓからなり、１．５４［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する第２の電流層１０７が形成される。
［第２の光ガイド層１０９］
第２の発光層１０８、第２の電流層１０７のＢ部の領域に、Ａｌイオンを打ち込み、Ｇａ０．２６Ａｌ０．７４Ａｓからなり、２．０［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する第２の光ガイド層１０９（厚さ約４０〜８０［ｎｍ］）を形成する。より具体的には、注入物質であるＡｌを含むソーズガスをアーク放電によりプラズマ化させた後、質量分析器により注入物質イオンを分離し、このイオンを第２の電流層１０７、第２の発光層１０８に加速電圧１０〜１２０［ｋｅＶ］で打ち込む。注入エネルギーにより不純物分布の深さを約４０〜８０［ｎｍ］、イオン電流により添加不純物量（ドーズ量）を２×１０１５［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以上に制御する。その後、加熱により打ち込こんだイオンを活性化させる。
［ｐ型クラッド層１１３，ｐ型コンタクト層１１４］
Ａ部の第２の電流層１０７およびＢ部の第２の光ガイド層１０９の表面上には、例えば、ｐ型のＩｎ０．０９Ｇａ０．９１Ｐからなり、２．２１［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有するクラッド層１１３が形成されている。ｐ型クラッド層１１３の表面上には、例えば、ｐ型のＧａＡｓ（ｐ−ＧａＡｓ）からなり、１．４３［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有するコンタクト層１１４が形成されている。
【００１０】
ｎ型クラッド層１０３，第１の電流層１０４，第１の発光層１０５，第２の発光層１０８，第２の電流層１０７，ｐ型クラッド層１１３，ｐ型コンタクト層１１４は、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）等により順次形成される。
［ｐ電極１１５，１１６，ｎ電極１１９］
図２にも示すように、Ａ部のｐ型コンタクト層１１４の表面上には、Ａｕからなるｐ電極１１５、Ｂ部のｐ型コンタクト層１１４の表面上には、Ａｕからなるｐ電極１１６が、それぞれ形成されている。基板１０１の裏面には、Ａｕ等からなるｎ電極１１９が形成されている。ここで、ｐ電極１１５，１１６およびｎ電極１１９は、スパッタリング法等により、ｐ電極１１５，１１６についてはｐ型コンタクト層１１４の表面上にＡｕからなる金属膜を、ｎ電極１１９についてはｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面上にＡｕ等からなる金属膜を、それぞれ形成したものである。
［絶縁層１１１］
Ａ部の領域とＢ部の領域の境界（残された第１の発光層１０５と残された第２の発光層１０８との境界）には、ｐ型コンタクト層１１４からｎ型クラッド層１０３の上面（表面）まで、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasama）エッチングを用いてビアホールが形成され、このビアホールには、絶縁層１１１が形成される。さらに詳しくは、電離度が高いプラズマではイオン対中性ラジカルの比が大きくなるためイオン主体のエッチングとなり、高アスペクト比の微細加工（上記ビアホールの形成）が可能となる。この後、ＣＶＤ法等により、ＳｉＯ２またはＳｉＮｘ等による絶縁層１１１を上記第１の発光層１０５と上記第２の発光層１０８との間に形成し、それぞれの発光層を電気的および光学的に分離する。このため、Ａ部の領域とＢ部の領域とは、お互いに電気的・光学的クロストークなどの影響がなくなる。
【００１１】
上記構成において、ｎ型クラッド層１０３の屈折率は２．９５、第１の電流層１０４の屈折率は３．１７、第１の発光層１０５の屈折率は３．１５、第１の光ガイド層１０６の屈折率３．１４、第２の発光層１０８の屈折率は３．５８、第２の電流層１０７の屈折率は３．５８、第２の光ガイド層１０９の屈折率３．１３、ｐ型クラッド層１１３の屈折率は２．９５、ｐ型コンタクト層１１４の屈折率は３．５９である。
［実施の形態１のＡ部の動作］
この実施の形態１の半導体レーザ素子のＡ部においては、第２の電流層１０７が電流集中層として作用することに特徴がある。
【００１２】
図１の実施の形態１の半導体レーザ素子のＡ部において、ｐ電極１１５とｎ電極１１９の間の印加電圧（駆動電圧）を、第２の電流層１０７のバンドギャップエネルギー（１．５４［ｅＶ］）に相当する電圧まで除々に上げていくと、ｎ型クラッド層１０３（バンドギャップエネルギー２．２１［ｅＶ］），第１の光ガイド層１０６（バンドギャップエネルギー２．０［ｅＶ］），第２の発光層１０８（バンドギャップエネルギー１．５９［ｅＶ］），第２の電流層１０７（バンドギャップエネルギー１．５４［ｅＶ］），ｐ型クラッド層１１３（バンドギャップエネルギー２．２１［ｅＶ］）の内で、第２の電流層１０７のバンドギャップエネルギーが最も小さいため、ｎ型クラッド層１０３からｐ側に流れる電子は、第２の電流層１０７の伝導帯に流れ込み、ｐ型コンタクト層１１４からｎ側に流れる正孔は、第２の電流層１０７の価電子帯に流れ込む。
【００１３】
ここで、両電極１１５，１１９間には、第２の電流層１０７のバンドギャップエネルギー（１．５４［ｅＶ］）に相当する電圧が印加されており、第２の発光層１０８のバンドギャップエネルギー（１．５９［ｅＶ］）に相当する電圧は印加されていないが、第２の電流層１０７は、バンドギャップエネルギーが最も小さい層であるため、ｐ電極１１５から注入された電流は、第２の発光層１０８に接する第２の電流層１０７に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ電極１１５から注入された電流が第２の電流層１０７に無駄なく流れるようになるため、この第２の電流層１０７に接して形成されている第２の発光層１０８の電流密度が増加することになる。従って、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、第２の発光層１０８のバンドギャップエネルギー（１．５９［ｅＶ］）に相当する電圧よりも低減することができる。その結果、第２の電流層１０７のみならず、第２の発光層１０８の伝導帯にも電子が流れ込む。
【００１４】
第２の発光層１０８および第２の電流層１０７の伝導帯に流れ込んだ電子は、ｐ電極１１５の方へと引っ張られるが、第２の電流層１０７から見てｐ側に形成されたｐ型クラッド層１１３のバンドギャップエネルギー（２．２１［ｅＶ］）は、第２の発光層１０８のバンドギャップエネルギー（１．５９［ｅＶ］）および第２の電流層１０７のバンドギャップエネルギー（１．５４［ｅＶ］）よりも十分に大きいため、このｐ型クラッド層１１３がキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用し、その結果、電子は第２の発光層１０８および第２の電流層１０７の伝導帯内に閉じ込められる。
【００１５】
一方、第２の電流層１０７の価電子帯に流れ込んだ正孔は、ｎ電極１１９の方へと引っ張られるが、第２の電流層１０７から見てｎ側に形成されている第２の発光層１０８のバンドギャップエネルギー（１．５９［ｅＶ］）は、第２の電流層１０７のバンドギャップエネルギー（１．５４［ｅＶ］）と比較して０．０５［ｅＶ］しか大きくないため、第２の発光層１０８は第２の電流層１０７のキャリア（ここでは正孔）閉じ込め層として作用することができず、その結果、正孔は、第２の発光層１０８の価電子帯内に流れ込み、第２の電流層１０７の価電子帯内には閉じ込められない。
【００１６】
第２の発光層１０８の価電子帯に流れ込んだ正孔は、ｎ電極１１９の方へ引っ張られるが、第２の発光層１０８のｎ側に形成された第１の光ガイド層１０６のバンドギャップエネルギー（２．０［ｅＶ］）は、第２の発光層１０８のバンドギャップエネルギー（１．５９［ｅＶ］）よりも十分に大きいため、この第１の光ガイド層１０６がキャリア（ここでは正孔）閉じ込め層として作用し、その結果、正孔は第２の発光層１０８の価電子帯内に閉じ込められる。
【００１７】
このように、第２の電流層１０７の価電子帯には正孔は閉じ込められていないため、第２の電流層１０７内では電子と正孔の有効な再結合が行われず、第２の電流層１０７において発光は起こらないが、第２の発光層１０８の伝導帯には電子が、価電子帯には正孔が、それぞれ閉じ込められているため、第２の発光層１０８において電子と正孔の有効な再結合が行われ、赤外光（例えば、波長７００〜８００［ｎｍ］）のレーザ光が発せられる。
［実施の形態１のＢ部の動作］
この実施の形態１の半導体レーザ素子のＢ部においては、第１の電流層１０４が電流集中層として作用することに特徴がある。
【００１８】
図１の実施の形態１の半導体レーザ素子のＢ部において、ｐ電極１１６とｎ電極１１９の間の印加電圧（駆動電圧）を、第１の電流層１０４のバンドギャップエネルギー（１．８６［ｅＶ］）に相当する電圧まで除々に上げていくと、ｎ型クラッド層１０３（バンドギャップエネルギー２．２１［ｅＶ］），第１の電流層１０４（バンドギャップエネルギー１．８６［ｅＶ］），第１の発光層１０５（バンドギャップエネルギー１．９１［ｅＶ］），第２の光ガイド層１０９（バンドギャップエネルギー２．０［ｅＶ］），ｐ型クラッド層１１３（バンドギャップエネルギー２．２１［ｅＶ］）の内で、第１の電流層１０４のバンドギャップエネルギーが最も小さいため、ｎ型のクラッド層１０３側からｐ側に流れる電子は、第１の電流層１０４の伝導帯に流れ込み、ｐ型コンタクト層１１４からｎ側に流れる正孔は、第１の電流層１０４の価電子帯に流れ込む。
【００１９】
ここで、両電極１１６，１１９間には、第１の電流層１０４のバンドギャップエネルギー（１．８６［ｅＶ］）に相当する電圧が印加されており、第１の発光層１０５のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）に相当する電圧は印加されていないが、第１の電流層１０４は、バンドギャップエネルギーが最も小さい層であるため、ｐ電極１１６から注入された電流は、第１の発光層１０５に接する第１の電流層１０４に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ電極１１６から注入された電流が第１の電流層１０４に無駄なく流れるようになるため、この第１の電流層１０４に接して形成されている第１の発光層１０５の電流密度が増加することになる。従って、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、第１の発光層１０５のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）に相当する電圧よりも低減することができる。その結果、第１の電流層１０４のみならず、第１の発光層１０５の価電子帯にも正孔が流れ込む。
【００２０】
第１の電流層１０４の伝導帯に流れ込んだ電子は、ｐ電極１１６の方へと引っ張られるが、第１の電流層１０４から見てｐ側に形成された第１の発光層１０５のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）は、第１の電流層１０４のバンドギャップエネルギー（１．８６［ｅＶ］）と比較して０．０５［ｅＶ］しか大きくないため、この第１の発光層１０５はキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用することができず、その結果、電子は、第１の発光層１０５の伝導帯内に流れ込み、第１の電流層１０４の伝導帯内には閉じ込められない。
【００２１】
第１の発光層１０５の伝導帯に流れ込んだ電子は、ｐ電極１１６の方へ引っ張られるが、第１の発光層１０５のｐ側に形成された第２の光ガイド層１０９のバンドギャップエネルギー（２．０［ｅＶ］）は、第１の発光層１０５のバンドギャップエネルギー（１．８６［ｅＶ］）よりも十分に大きいため、この第２の光ガイド層１０９がキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用し、その結果、電子は第１の発光層１０５の伝導帯内に閉じ込められる。
【００２２】
一方、第１の発光層１０５および第１の電流層１０４の価電子帯に流れ込んだ正孔は、ｎ電極１１９の方へと引っ張られるが、第１の電流層１０４から見てｎ側に形成されているｎ型クラッド層１０３のバンドギャップエネルギー（２．２１［ｅＶ］）は、第１の発光層１０５のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）および第１の電流層１０４のバンドギャップエネルギー（１．８６［ｅＶ］）よりも十分に大きいため、このｎ型クラッド層１０３は第１の電流層１０４のキャリア（ここでは正孔）閉じ込め層として作用し、その結果、正孔は第１の発光層１０５および第１の電流層１０４の価電子帯内に閉じ込められる。
【００２３】
このように、第１の電流層１０４の伝導帯には電子は閉じ込められていないため、第１の電流層１０４内では電子と正孔の有効な再結合が行われず、第１の電流層１０４において発光は起こらないが、第１の発光層１０５の伝導帯には電子が、価電子帯に正孔が、それぞれ閉じ込められているため、第１の発光層１０５において電子と正孔の有効な再結合が行われ、赤色光（例えば、波長６００〜７００［ｎｍ］）のレーザ光が発せられる。
【００２４】
以上のように実施の形態１によれば、第２の電流層１０７は、バンドギャップエネルギーが最も小さい（１．５４［ｅＶ］）ため、ｐ電極１１５から注入された電流は、第２の発光層１０８に接する第２の電流層１０７に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ電極１１５から注入された電流が第２の電流層１０７に無駄なく流れるようになるため、この第２の電流層１０７に接して形成されている第２の発光層１０８の電流密度が増加することになり、結果として、しきい値電流の低減が実現され、駆動電圧を、第２の発光層１０８のバンドギャップエネルギー（１．５９［ｅＶ］）に相当する電圧よりも低減することができる。
【００２５】
同様に、第１の電流層１０４は、バンドギャップエネルギーが最も小さい（１．８６［ｅＶ］）ため、ｐ電極１１６から注入された電流は、第１の発光層１０５に接する第１の電流層１０４に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ電極１１６から注入された電流が第１の電流層１０４に無駄なく流れる様になるため、この第１の電流層１０４に接して形成されている第１の発光層１０５の電流密度が増加することになり、結果として、しきい値電流の低減が実現され、駆動電圧を、第１の発光層１０５のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）に相当する電圧よりも低減することができる。
【００２６】
つまり、この実施の形態１では、第２の発光層１０８と第２の電流層１０７の間にバリア層を設けることなく、これら第２の発光層１０８と第２の電流層１０７が直接接する構成となっており、第２の発光層１０８および第２の電流層１０７はバンドギャップエネルギーの大きな第１の光ガイド層１０６とｐ型クラッド層１１３とにより挟まれているため、第２の発光層１０８と第２の電流層１０７の内でより大きいバンドギャップエネルギーを有する第２の発光層１０８のバンドギャップエネルギー（１．５９［ｅＶ］）に相当する電圧を両電極１１５，１１９間に印加しさえすれば、第２の発光層１０８により赤外光の発光が可能になる。
【００２７】
同様に、第１の発光層１０５と第１の電流層１０４の間にバリア層を設けることなく、これら第１の発光層１０５と第１の電流層１０４が直接接する構成となっており、第１の発光層１０５および第１の電流層１０４は、バンドギャップエネルギーの大きなｎ型クラッド層１０３とｐ型クラッド層１１３とにより挟まれているため、第１の発光層１０５と第１の電流層１０４の内でより大きいバンドギャップエネルギーを有する第１の発光層１０５のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）に相当する電圧を両電極１１６，１１９間に印加しさえすれば、第１の発光層１０５により赤色光の発光が可能になる。
【００２８】
さらに、この実施の形態１では、第２の電流層１０７の上記電流集中作用により、ｐ電極１１５から注入された電流が無駄なく流れるため、第２の発光層１０８の電流密度が増加することになり、しきい値電流が低減される。従って、駆動電圧を、第２の発光層１０８のバンドギャップエネルギー（１．５９［ｅＶ］）に相当する電圧よりもさらに低減することが可能となる。
【００２９】
同様に、第１の電流層１０４の上記電流集中作用により、ｐ電極１１６から注入された電流が無駄なく流れるため、第１の発光層１０５の電流密度が増加することになり、しきい値電流が低減される。従って、駆動電圧を、第１の発光層１０５のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）に相当する電圧よりもさらに低減することが可能となる。
【００３０】
また、この実施の形態１では、第２の発光層１０８（屈折率３．５８）と第２の電流層１０７（屈折率３．５８）の屈折率の同じであるため、第２の発光層１０８による発光は第２の電流層１０７に広がり、その結果、発光が円状となり、レーザビームの近円化が可能となる。
【００３１】
同様に、第１の発光層１０５（屈折率３．１５）と第１の電流層１０４（屈折率３．１７）の屈折率の差が小さいため、第１の発光層１０５による発光は第１の電流層１０４に広がり、その結果、発光が円状となり、レーザビームの近円化が可能となる。
【００３２】
また、この実施の形態１では、第２の発光層１０８よりもバンドギャップエネルギーの小さい第２の電流層１０７を第２の発光層１０８の上層に設け、ｐ電極１１５から注入された電流を第２の電流層１０７に集中させる構成としてため、第２の発光層１０８に直接電流が集中するのを防止することができるとともに、第２の電流層１０７は発光しないため、第２の発光層１０８の寿命改善を図ることができる。
【００３３】
同様に、第１の発光層１０５よりもバンドギャップエネルギーの小さい第１の電流層１０４を第１の発光層１０５の下層に設け、ｐ電極１１６から注入された電流を第１の電流層１０４に集中させる構成としているため、第１の発光層１０５に直接電流が集中するのを防止することができるとともに、第１の電流層１０４は発光しないため、第１の発光層１０５の寿命改善を図ることができる。
【００３４】
また、この実施の形態１では、第１の電流層１０４および第２の電流層１０５の形成位置を制御することにより、第１の発光層１０５および第２の発光層１０８の発光位置を制御することができる。
【００３５】
また、この実施の形態１では、ＳｉＯ２等による絶縁層１１１の屈折率が１．４２であって、ｎ型クラッド層１０３の上層に形成されたいずれの層の屈折率よりも小さいため、Ａ部，Ｂ部で発光された光は、絶縁層１１１により反射される。従って、Ａ部，Ｂ部は、絶縁層１１１により電気的および光学的に分離される。このため、Ａ部，Ｂ部は、互いに電気的および光学的に独立し、クロストークなどの影響がなくなるため、１素子サイズに２波長レーザ部（Ａ部，Ｂ部）を形成しても、Ａ部，Ｂ部をそれぞれ独自に駆動できる。これにより、例えばＡ部，Ｂ部間の発光部間隔が約１００［μｍ］と互いに近接している場合においても、第１の電流層１０４、第２の電流層１０７により、それぞれ独自に、しきい値電流の低減、駆動電圧の低減、発光層の寿命改善、発光層の光出力の制御、ビーム形状の近円化ができるため、高出力化ができる。
【００３６】
また、この実施の形態１では、絶縁層１１１の形成位置を制御することにより、第１の発光層１０５および第２の発光層１０８の発光位置を制御することができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態１では、第２の発光層１０８と第２の電流層１０７のバンドギャップエネルギーの差を０．０５［ｅＶ］としたが、このバンドギャップエネルギーの差は、第２の電流層１０７において発光が起こらない範囲、つまり第２の発光層１０８が第２の電流層１０７のキャリア閉じ込め層として作用しない０．３［ｅＶ］未満となるように適宜設定できる。
【００３８】
同様に、第１の発光層１０５と第１の電流層１０４のバンドギャップエネルギーの差を０．０５［ｅＶ］としたが、このバンドギャップエネルギーの差は、第２の電流層１０７において発光が起こらない範囲、つまり第２の発光層１０８が第２の電流層１０７のキャリア閉じ込め層として作用しない０．３［ｅＶ］未満となるように適宜設定できる。
【００３９】
上記実施の形態１では、第２の電流層１０７を構成する半導体化合物の組成をＧａ０．８６Ａｌ０．１４Ａｓとしたが、第２の発光層１０８と第２の電流層１０７のバンドギャップエネルギーの差が０．３［ｅＶ］未満となる範囲内で、第２の電流層１０７を構成するＧａＡｌＡｓの組成比を変えることにより、しきい値電流を制御することができるため、結果として、第２の発光層１０８による光の出力を制御することができる。
【００４０】
同様に、上記実施の形態１では、第１の電流層１０４を構成する半導体化合物の組成を（Ｉｎ０．５Ｇａ０．５）０．９５Ａｌ０．０５Ｐとしたが、第１の発光層１０５と第１の電流層１０４のバンドギャップエネルギーの差が０．３［ｅＶ］未満となる範囲内で、第１の電流層１０４を構成するＩｎＧａＡｌＰの組成比を変えることにより、しきい値電流を制御することができるため、結果として、第１の発光層１０５による光の出力を制御することができる。
【００４１】
ここで、第２の発光層１０８による光の出力を上げた場合であっても、光ガイド層としての第２の電流層１０７によりレーザの円形状態は保たれるため、レーザビームの形状は広がることなく電流層の効果と相まって高出力化が可能となる。
【００４２】
同様に、第１の発光層１０５による光の出力を上げた場合であっても、光ガイド層としての第１の電流層１０４によりレーザの円形状態は保たれるため、レーザビームの形状は広がることなく電流層の効果と相まって高出力化が可能となる。
【００４３】
これは、以下に説明する他の全ての実施の形態においても同様であり、電流層が１つの発光層と接している場合には、この電流層と発光層のバンドギャップエネルギーの差が０．３［ｅＶ］未満となるようにすれば、発光層は電流層のキャリア閉じ込め層として作用しないため、電流層は発光しないことになる。
実施の形態１の変形例１
図３は上記実施の形態１の変形例１である１素子２波長の半導体レーザ素子の基本的な構成を示す正面図であり、上記図１または図２と同様のものには同じ符号を付してある。
【００４４】
図３には、ｐ型コンタクト層（上記図１のｐ型コンタクト層１１４に相当），ｐクラッド層（上記図１のｐ型クラッド層１１３に相当）にプロトンまたはＷをイオン打ち込みして高抵抗層を形成し、電流狭窄層１１０を形成した半導体レーザ素子の例を示す。図３の電流狭窄層１１０においては、光吸収がないため実屈折率ガイド型構造を実現でき、レーザビームの近円化を行った場合であっても、第１の電流層（上記図１の第１の電流層１０４に相当）、第２の電流層１０７（上記図１の第２の電流層１０７に相当）によるしきい値電流の低減効果と相まって、低い動作電流で高出力のレーザ光を得ることができる。
実施の形態１の変形例２
図４は上記実施の形態１の変形例２である１素子２波長の半導体レーザ素子の基本的な構成を示す正面図であり、上記図１または図２と同様のものには同じ符号を付してある。
【００４５】
図４の半導体レーザ素子では、ｐ型クラッド層（上記図１のｐ型クラッド層１１３に相当）の上にＳｉＯ２等によるエッチングマスクを形成し、このエッチングマスクにより上記ｐ型クラッド層をメサエッチングして、底辺が３［μｍ］の略台形の対称な光閉じ込め構造をＡ部，Ｂ部にそれぞれ形成する。エッチングマスクを残した状態でエッチングマスクの上から、例えば、ｎ型のＧａＮからなり、３．４［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有するｎ型電流狭窄層５１０を形成し、エッチングマスクを取り去った後、上記ｐ型クラッド層の上およびｎ型電流狭窄層５１０の上に、例えば、ｐ型のＧａＮからなり、３．４［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有するｐ型コンタクト層（上記図１のｐ型コンタクト層１１４に相当）をＭＯＣＶＤ法等により形成する。上記ｐ型コンタクト層の上には、Ａｕからなるｐ電極１１５，１１６が形成されており、基板（上記図１の基板１０１に相当）の裏面には、Ａｕ等からなる（上記図１のｎ電極１１９に相当）が形成されている。
【００４６】
図３，図４の半導体レーザ素子では、電流狭窄層１１０，５１０のピッチを制御することによりそれぞれの部分で発光するレーザ光の寸法間隔を精度よく管理でき、電流層の厚さにより発光ビームの上下方向寸法が制御でき、電流狭窄層の間隔により発光ビームの左右方向寸法が制御できるため、発光ビームをより近円化できる。
【００４７】
また、図４の半導体レーザ素子では、それぞれの光閉じ込め構造の形成位置を制御することにより、それぞれの発光位置を制御することができる。
実施の形態２
図５は本発明の実施の形態２である１素子３波長の半導体レーザ素子の基本的な構成を示す正面図である。また、図６は図５の実施の形態２の半導体レーザ素子においてのｐ電極の配置を示す上面図である。
【００４８】
図５において、実施の形態２の半導体レーザ素子は、基板２０１と、ｎ型コンタクト層２０２と、ｎ型クラッド層２０３と、第１の電流層２０４と、第１の発光層（または第１の活性層）２０５と、第１の光ガイド層２０６と、第２の電流層２０７と、第２の発光層（または第２の活性層）２０８と、第２の光ガイド層２０９と、第３の発光層（または第３の活性層）２１０と、第３の電流層２１１と、第３の光ガイド層２１２と、ｐ型クラッド層２１３と、ｐ型コンタクト層２１４と、ｐ電極２１５，２１６，２１８と、ｎ電極２１９と、第１の絶縁層２１７と、第２の絶縁層２２０とを備えた構成である。
［基板２０１，ｎ型コンタクト層２０２，ｎ型クラッド層２０３］
基板２０１は、ｎ−ＧａＡｓからなり、１．４３［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する。このｎ型基板２０１の表面上には、ｎ型のＧａＮ（ｎ−ＧａＮ）からなるコンタクト層２０２が形成されている。ｎ型コンタクト層２０２の表面上には、ｎ型のＧａＡｌＮ（ｎ−ＧａＡｌＮ）からなるクラッド層２０３（例えば、Ｇａ０．０９Ａｌ０．９１Ｎからなり、２．２１［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有するクラッド層２０３）が形成されている。
［第１の電流層２０４，第１の発光層２０５］
ｎ型クラッド層２０３の表面上には、例えば、Ｉｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｎからなり、２．６５［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する第１の電流層２０４が形成される。第１の電流層２０４の表面上には、例えば、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｎからなり、２．７［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有し、青色のレーザ光（波長４５０〜４９０［ｎｍ］）を発光する第１の発光層（または第１の活性層）２０５が形成される。
［第１の光ガイド層２０６］
Ｄ部の第１の電流層２０４にＩｎ，Ａｌイオンを打ち込み、またＣ部の第１の電流層２０４および第１の発光層（または第１の活性層）２０５にＡｌイオンを打ち込み、Ｉｎ０．４８Ｇａ０．４８Ａｌ０．０４Ｎからなり、２．８［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する第１の光ガイド層２０６が形成される。
［第２の電流層２０７］
Ｄ部の第１の発光層２０５にＩｎイオンを打ち込み、Ｉｎ０．６９Ｇａ０．３１Ｎからなり、２．３５［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する第２の電流層２０７が形成される。
［第２の発光層２０８］
Ｅ部の第１の発光層（または第１の活性層）２０５、Ｄ部の第２の電流層２０７、およびＣ部の第１の光ガイド層２０６の表面上には、Ｉｎ０．６６Ｇａ０．３４Ｎからなり、２．４［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有し、緑色のレーザ光（波長５００〜５４０［ｎｍ］）を発光する第２の発光層（または第２の活性層）２０８が形成される。
［第２の光ガイド層２０９］
Ｃ部およびＥ部の第２の発光層２０８にＩｎ，Ａｌイオンを打ち込み、Ｉｎ０．５９Ｇａ０．３Ａｌ０．１１Ｎからなり、２．８［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する第２の光ガイド層２０９（厚さ約４０〜８０［ｎｍ］）が形成される。
［第３の発光層２１０，第３の電流層２１１］
Ｃ部およびＥ部の第２の光ガイド層２０９、Ｄ部の第２の発光層２０８の表面上には、Ｉｎ０．４４Ｇａ０．４４Ａｌ０．１２Ｐからなり、１．９１［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有し、赤色のレーザ光（波長６２０〜６６０［ｎｍ］）を発光する第３の発光層（または第３の活性層）２１０が形成される。第３の発光層２１０の表面上には、（Ｉｎ０．５Ｇａ０．５）０．９５Ａｌ０．０５Ｐからなり、１．８６［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する第３の電流層２１１が形成される。
［第３の光ガイド層２１２］
Ｄ部およびＥ部の第３の発光層２１０および第３の電流層２１１にＡｌイオンを打ち込み、Ｉｎ０．３７Ｇａ０．３７Ａｌ０．２６Ｐからなり、２．０［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有する第３の光ガイド層２１２（厚さ約４０〜８０［ｎｍ］）が形成される。より具体的には、注入物質であるＡｌを含むソーズガスをアーク放電によりプラズマ化させた後、質量分析器により注入物質イオンを分離し、このイオンを第３の発光層２１０、第３の電流層２１１に加速電圧１０〜１２０［ｋｅＶ］で打ち込む。注入エネルギーにより不純物分布の深さを約４０〜８０［ｎｍ］、イオン電流により添加不純物量（ドーズ量）を２×１０１５［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以上に制御する。その後、加熱により打ち込こんだイオンを活性化させる。
［ｐ型クラッド層２１３，ｐ型コンタクト層２１４］
Ｃ部の第３の電流層２１１、Ｄ部およびＥ部の第３の光ガイド層２１２の表面上には、例えば、Ｇａ０．８２Ａｌ０．１８Ｎからなり、３．９［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有するｐ型クラッド層２１３が形成されている。ｐ型クラッド層２１３の表面上には、例えば、ｐ型のＧａＮ（ｐ−ＧａＮ）からなるコンタクト層２１４が形成されている。
【００４９】
ｎ型コンタクト層２０２，ｎ型クラッド層２０３，第１の電流層２０４，第１の発光層２０５，第２の発光層２０８，第３の発光層２１０，第３の電流層２１１，ｐ型クラッド層２１３，ｐ型コンタクト層２１４は、ＭＯＣＶＤ法等により順次形成される。
［ｐ電極２１５，２１６，２１８，ｎ電極１１９］
ｐ型コンタクト層２１４の表面上には、図６に示すように、Ａｕからなるｐ電極２１５，２１６，２１８が、それぞれ形成されている。基板２０１の裏面には、Ａｌ等からなるｎ電極２１９が形成されている。ここで、ｐ電極２１５，２１６，２１８およびｎ電極２１９は、スパッタリング法等により、ｐ電極２１５，２１６，２１８についてはｐ型コンタクト層２１４の表面上にＡｕからなる金属膜を、ｎ電極２１９についてはｎ型ＧａＡｓ基板２０１の裏面上にＡｕ等からなる金属膜を、それぞれ形成したものである。
［絶縁層２１７，２２０］
Ｃ部の領域とＤ部の領域の境界（残された第３の発光層２１０と残された第２の発光層２０８の境界）には、ｐ型コンタクト層２１４からｎ型クラッド層２０３の上面（表面）まで、ＩＣＰエッチングを用いてビアホールが形成され、このビアホールには、絶縁層２１７が形成される。Ｄ部の領域とＥ部の領域の境界（残された第２の発光層２０８と第１の発光層２０５の境界）には、ｐ型コンタクト層２１４からｎ型クラッド層２０３の上面（表面）まで、ＩＣＰエッチングを用いてビアホールが形成され、このビアホールには、絶縁層２２０が形成される。さらに詳しくは、電離度が高いプラズマではイオン対中性ラジカルの比が大きくなるためイオン主体のエッチングとなり、高アスペクト比の微細加工（上記ビアホールの形成）が可能となる。この後、ＣＶＤ法等により、ＳｉＯ２またはＳｉＮｘ等による絶縁層２１７，２２０を、上記第３の発光層２１０と上記第２の発光層２０８との間，上記第２の発光層２０８と上記第１の発光層２０５との間にそれぞれ形成し、それぞれの発光層を電気的および光学的に分離する。このため、Ｃ部の領域とＤ部の領域とＥ部の領域とは、お互いに電気的・光学的クロストークなどの影響がなくなる。
【００５０】
上記構成において、ｎ型コンタクト層２０２の屈折率は２．６７、ｎ型クラッド層２０３の屈折率は２．７４、第１の電流層２０４の屈折率は２．８５、第１の発光層２０５の屈折率は２．８６、第１の光ガイド層の２０６の屈折率は２．８４、第２の電流層２０７の屈折率は２．９３、第２の発光層２０８の屈折率は２．９２、第２の光ガイド層の２１２の屈折率は２．９２、第３の発光層２１０の屈折率は３．１５、第３の電流層２１１の屈折率は３．１７、ｐ型クラッド層２１３の屈折率は２．７４、ｐ型コンタクト層２１４の屈折率は２．６７である。
［実施の形態２のＣ部の動作］
この実施の形態２の半導体レーザ素子のＣ部においては、第３の電流層２１１が電流集中層として作用することに特徴がある。
【００５１】
図５の実施の形態２の半導体レーザ素子のＣ部において、ｐ電極２１５とｎ電極２１９の間の印加電圧（駆動電圧）を、第３の電流層２１１のバンドギャップエネルギー（１．８６［ｅＶ］）に相当する電圧まで除々に上げていくと、ｎ型クラッド層２０３（バンドギャップエネルギー３．９［ｅＶ］），第１の光ガイド層２０６（バンドギャップエネルギー２．８［ｅＶ］），第２の光ガイド層２０９（バンドギャップエネルギー２．８［ｅＶ］），第３の発光層２１０（バンドギャップエネルギー１．９１［ｅＶ］），第３の電流層２１１（バンドギャップエネルギー１．８６［ｅＶ］），ｐ型クラッド層２１３（バンドギャップエネルギー３．９［ｅＶ］）の内で、第３の電流層２１１のバンドギャップエネルギーが最も小さいため、ｎ型クラッド層２０３からｐ側に流れる電子は、第３の電流層２１１の伝導帯に流れ込み、ｐ型コンタクト層２１４からｎ側に流れる正孔は、第３の電流層２１１の価電子帯に流れ込む。
【００５２】
ここで、両電極２１５，２１９間には、第３の電流層２１１のバンドギャップエネルギー（１．８６［ｅＶ］）に相当する電圧が印加されており、第３の発光層２１０のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）に相当する電圧は印加されていないが、第３の電流層２１１は、バンドギャップエネルギーが最も小さい層であるため、ｐ電極２１５から注入された電流は、第３の発光層２１０に接する第３の電流層２１１に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ電極２１５から注入された電流が第３の電流層２１１に無駄なく流れるようになるため、この第３の電流層２１１に接して形成されている第３の発光層２１０の電流密度が増加することになる。従って、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、第３の発光層２１０のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）に相当する電圧よりも低減することができる。その結果、第３の電流層２１１のみならず、第３の発光層２１０の伝導帯にも電子が流れ込む。
【００５３】
第３の発光層２１０および第３の電流層２１１の伝導帯に流れ込んだ電子は、ｐ電極２１５の方へと引っ張られるが、第３の電流層２１１から見てｐ側に形成されたｐ型クラッド層２１３のバンドギャップエネルギー（３．９［ｅＶ］）は、第３の電流層２１１のバンドギャップエネルギー（１．８６［ｅＶ］）よりも十分に大きいため、このｐ型クラッド層２１３がキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用し、その結果、電子は第３の発光層２１０および第３の電流層２１１の伝導帯内に閉じ込められる。
【００５４】
一方、第３の電流層２１１の価電子帯に流れ込んだ正孔は、ｎ電極２１９の方へと引っ張られるが、第３の電流層２１１から見てｎ側に形成された第３の発光層２１０のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）は、第３の電流層２１１のバンドギャップエネルギー（１．８６［ｅＶ］）と比較して０．０５［ｅＶ］しか大きくないため、第３の発光層２１０は第３の電流層２１１のキャリア（ここでは正孔）閉じ込め層として作用することができず、その結果、正孔は、第３の発光層２１０の価電子帯内に流れ込み、第３の電流層２１０の価電子帯内には閉じ込められない。
【００５５】
第３の発光層２１０の価電子帯に流れ込んだ正孔は、ｎ電極２１９の方へ引っ張られるが、第３の発光層２１０のｎ側に形成された第２の光ガイド層２０９のバンドギャップエネルギー（２．８［Ｖ］）は、第３の発光層２１０のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）よりも十分に大きいため、この第２の光ガイド層２０９がキャリア（ここでは正孔）閉じ込め層として作用し、その結果、正孔は第３の発光層２１０の価電子帯内に閉じ込められる。
【００５６】
このように、第３の電流層２１１の価電子帯には正孔は閉じ込められていないため、第３の電流層２１１内では電子と正孔の有効な再結合が行われず、第３の電流層２１１において発光は起こらないが、第３の発光層２１０の伝導帯には電子が、価電子帯には正孔が、それぞれ閉じ込められているため、第３の発光層２１０において電子と正孔の有効な再結合が行われ、赤色光（例えば、波長６２０〜６６０［ｎｍ］）のレーザ光が発せられる。
［実施の形態２のＤ部の動作］
この実施の形態２の半導体レーザ素子のＤ部においては、第２の電流層２０７が電流集中層として作用することに特徴がある。
【００５７】
図５の実施の形態２の半導体レーザ素子のＤ部において、ｐ電極２１６とｎ電極２１９の間の印加電圧（駆動電圧）を、第２の電流層２０７のバンドギャップエネルギー（２．３５［ｅＶ］）に相当する電圧まで除々に上げていくと、ｎ型クラッド層２０３（バンドギャップエネルギー３．９［ｅＶ］），第１の光ガイド層２０６（バンドギャップエネルギー２．８［ｅＶ］），第２の電流層２０７（バンドギャップエネルギー２．３５［ｅＶ］），第２の発光層２０８（バンドギャップエネルギー２．４［ｅＶ］），第３の光ガイド層２１２（バンドギャップエネルギー２．０［ｅＶ］），ｐ型クラッド層２１３（バンドギャップエネルギー３．９［ｅＶ］）の内で、第３の光ガイド層２１２を除くと、第２の電流層２０７のバンドギャップエネルギーが最も小さいため、ｎ型クラッド層２０３からｐ側に流れる電子は、第２の電流層２０７の伝導帯に流れ込み、ｐ型クラッド層２１３からｎ側に流れる正孔は、第２の電流層２０７の価電子帯に流れ込む。
【００５８】
ここで、両電極２１６，２１９間には、第２の電流層２０７のバンドギャップエネルギー（２．３５［ｅＶ］）に相当する電圧が印加されており、第２の発光層２０８のバンドギャップエネルギー（２．４［ｅＶ］）に相当する電圧が印加されていないが、第２の電流層２０７は、第３の光ガイド層２１２を除いてバンドギャップエネルギーが最も小さい層であるため、ｐ電極２１６から注入された電流は、第２の発光層２０８に接する第２の電流層２０７に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ電極２１６から注入された電流が第２の電流層２０７に無駄なく流れるようになるため、この第２の電流層２０７に接して形成されている第２の発光層２０８の電流密度が増加することになる。従って、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、第２の発光層２０８のバンドギャップエネルギー（２．４［ｅＶ］）よりも低減することができる。その結果、第２の電流層２０７のみならず、第２の発光層２０８の価電子帯にも正孔が流れ込む。
【００５９】
第２の電流層２０７の伝導帯に流れ込んだ電子は、ｐ電極２１６の方へ引っ張られるが、第２の電流層２０７から見てｐ側に形成されている第２の発光層２０８のバンドギャップエネルギー（２．４［ｅＶ］）は、第２の電流層２０７のバンドギャップエネルギー（２．３５［ｅＶ］）と比較して０．０５［ｅＶ］しか大きくないため、この第２の第２の発光層２０８は第２の電流層２０７のキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用することができず、その結果、電子は、第２の発光層２０８の伝導帯内に流れ込み、第２の電流層２０７の伝導帯内には閉じ込められない。
【００６０】
第２の発光層２０８の伝導帯に流れ込んだ電子は、ｐ電極２１６の方へ引っ張られるが、第２の発光層２０８のｐ側に形成されたｐ型クラッド層２１３のバンドギャップエネルギー（３．９［ｅＶ］）は、第２の発光層２０８のバンドギャップエネルギー（２．４［ｅＶ］）および第２の電流層２０７のバンドギャップエネルギー（２．３５［ｅＶ］）よりも十分に大きいため、このｐ型クラッド層２１３がキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用し、その結果、電子は第２の発光層２０８の伝導帯内に閉じ込められる。なお、第２の電流層２０８のｐ側に形成された第３の光ガイド層２１２のバンドギャップエネルギー（２．０［ｅＶ］）は、第２の電流層２０７のバンドギャップエネルギー（２．３５［ｅＶ］）よりも小さいため、この第３の光ガイド層２１２はキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用することはできない。
【００６１】
一方、第２の発光層２０８および第２の電流層２０７の価電子帯に流れ込んだ正孔は、ｎ電極２１９の方へと引っ張られるが、第２の電流層２０７から見てｎ側に形成されている第１の光ガイド層２０６のバンドギャップエネルギー（２．８［ｅＶ］）は、第２の電流層２０７のバンドギャップエネルギー（２．３５［ｅＶ］）と比較して０．３［ｅＶ］以上大きいため、この第１の光ガイド層２０６がキャリア（ここでは正孔）閉じ込め層として作用し、その結果、正孔は第２の発光層２０８および第２の電流層２０７の価電子帯内に閉じ込められる。
【００６２】
このように、第２の電流層２０７の伝導帯には電子が閉じ込められていないため、第２の電流層２０７内では電子と正孔の有効な再結合が行われず、第２の電流層２０７において発光は起こらないが、第２の発光層２０８の伝導帯には電子が、価電子帯には正孔が、それぞれ閉じ込められているため、第２の発光層２０８において電子と正孔の有効な再結合が行われ、緑色光（例えば、波長５００〜５４０［ｎｍ］）のレーザ光が発せられる。
［実施の形態２のＥ部の動作］
この実施の形態２の半導体レーザ素子のＥ部においては、第１の電流層２０４が電流集中層として作用することに特徴がある。
【００６３】
図５の実施の形態２の半導体レーザ素子のＥ部において、ｐ電極２１８とｎ電極２１９の間の印加電圧（駆動電圧）を、第１の電流層２０４のバンドギャップエネルギー（２．６５［ｅＶ］）に相当する電圧まで除々に上げていくと、ｎ型クラッド層２０３（バンドギャップエネルギー３．９［ｅＶ］），第１の電流層２０４（バンドギャップエネルギー２．６５［ｅＶ］），第１の発光層２０５（バンドギャップエネルギー２．７［ｅＶ］），第３の光ガイド層２１２（バンドギャップエネルギー２．０［ｅＶ］），ｐ型クラッド層２１３（バンドギャップエネルギー３．９［ｅＶ］）の内で、第３の光ガイド層２１２を除くと、第１の電流層２０４のバンドギャップエネルギーが最も小さいため、ｎ型クラッド層２０３からｐ側に流れる電子は、第１の電流層２０４の伝導帯に流れ込み、ｐ型コンタクト層２１４からｎ側に流れる正孔は、第１の電流層２０４の価電子帯に流れ込む。
【００６４】
ここで、両電極２１８，２１９間には、第１の電流層２０４のバンドギャップエネルギー（２．６５［ｅＶ］）に相当する電圧が印加されており、第１の発光層２０５のバンドギャップエネルギー（２．７［ｅＶ］）に相当する電圧が印加されていないが、第１の電流層２０４は、第３の光ガイド層２１２を除いてバンドギャップエネルギーが最も小さい層であるため、ｐ電極２１８から注入された電流は、第１の発光層２０５に接する第１の電流層２０５に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ電極２１８から注入された電流が第１の電流層２０４に無駄なく流れるようになるため、この第１の電流層２０４に接して形成されている第１の発光層２０５の電流密度が増加することになる。従って、しきい値電流が低減されることになり、駆動電圧を、第１の発光層２０５のバンドギャップエネルギー（２．７［ｅＶ］）よりも低減することができる。その結果、第１の電流層２０４のみならず、第１の発光層２０５の価電子帯にも正孔が流れ込む。
【００６５】
第１の電流層２０４の伝導帯に流れ込んだ電子は、ｐ電極２１８の方へと引っ張られるが、第１の電流層２０４から見てｐ側に形成されている第１の発光層２０５のバンドギャップエネルギー（２．７［ｅＶ］）は、第１の電流層２０４のバンドギャップエネルギー（２．６５［ｅＶ］）と比較して０．０５［ｅＶ］しか大きくないため、この第１の発光層２０５はキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用することができず、その結果、電子は、第１の発光層２０５の伝導帯内に流れ込み、第１の電流層２０４の伝導帯内には閉じ込められない。
【００６６】
第１の発光層２０５の伝導帯に流れ込んだ電子は、ｐ電極２１８の方へ引っ張られるが、第１の発光層２０５のｐ側に形成された第２の光ガイド層２０９のバンドギャップエネルギー（２．８［ｅＶ］）は、第１の電流層２０４のバンドギャップエネルギー（２．６５［ｅＶ］）と比較して０．１５［ｅＶ］しか大きくないため、この第２の光ガイド層２０９はキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用することができない。
【００６７】
第１の発光層２０５の伝導帯に流れ込んだ電子は、ｐ電極２１８の方へ引っ張られるが、第２の光ガイド層２０９のｐ側に形成されたｐ型クラッド層２１３のバンドギャップエネルギー（３．９［ｅＶ］）は、第２の発光層２０８のバンドギャップエネルギー（２．４［ｅＶ］）および第２の電流層２０７のバンドギャップエネルギー（２．３５［ｅＶ］）よりも十分に大きいため、このｐ型クラッド層２１３がキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用し、その結果、電子は第１の発光層２０５の伝導帯内に閉じ込められる。なお、第２の光ガイド層２０９のｐ側に形成された第３の光ガイド層２１２のバンドギャップエネルギー（２．０［ｅＶ］）は、第１の電流層２０４のバンドギャップエネルギー（２．６５［ｅＶ］）よりも小さいため、この第３の光ガイド層２１２はキャリア（ここでは電子）閉じ込め層として作用することはできない。
【００６８】
一方、第１の発光層２０５および第１の電流層２０４の価電子帯に流れ込んだ正孔は、ｎ電極２１９の方へと引っ張られるが、第１の電流層２０４から見てｎ側に形成されているｎ型クラッド層２０３のバンドギャップエネルギー（３．９［ｅＶ］）は、第１の電流層２０４のバンドギャップエネルギー（２．６５［ｅＶ］）よりも十分に大きいため、このｎ型クラッド層２０３はキャリア（ここでは正孔）閉じ込め層として作用し、その結果、正孔は第１の発光層２０５および第１の電流層２０４の価電子帯内に閉じ込められる。
【００６９】
このように、第１の電流層２０４の伝導帯内には電子が閉じ込められていないため、第１の電流層２０４内では電子と正孔の有効な再結合が行われず、第１の電流層２０４において発光は起こらないが、第１の発光層２０５の伝導帯内には電子が、価電子帯に正孔が、それぞれ閉じ込められているため、第１の発光層２０５において電子と正孔の有効な再結合が行われ、青色（例えば、波長４５０〜５００［ｎｍ］）のレーザ光が発せられる。
【００７０】
以上のように実施の形態２によれば、第３の電流層２１１は、バンドギャップエネルギーが最も小さい（１．８６［ｅＶ］）ため、ｐ電極２１５から注入された電流は、第３の発光層２１０に接する第３の電流層２１１に集中して流れようとする（電流集中作用）。従って、ｐ電極２１５から注入された電流が第３の電流層２１１に無駄なく流れるようになるため、この第３の電流層２１１に接して形成されている第３の発光層２１０の電流密度が増加することになり、結果として、しきい値電流の低減が実現され、駆動電圧を、第３の発光層２１０のバンドギャップエネルギー（１．９１［ｅＶ］）に相当する電圧よりも低減することができる。
【００７１】
同様に、第２の電流層２０７の電流集中作用により、ｐ電極２１６から注入された電流が第２の電流層２０７に無駄なく流れるようになるため、この第２の電流層２０７に接して形成されている第２の発光層２０８の電流密度が増加することになり、結果として、しきい値電流の低減が実現され、駆動電圧を、第２の発光層２０８のバンドギャップエネルギー（２．４［ｅＶ］）に相当する電圧よりも低減することができる。
【００７２】
また同様に、第１の電流層２０４の電流集中作用により、ｐ電極２１８から注入された電流が第１の電流層２０４に無駄なく流れるようになるため、この第１の電流層２０４に接して形成されている第１の発光層２０５の電流密度が増加することになり、結果として、しきい値電流の低減が実現され、駆動電圧を、第１の発光層２０５のバンドギャップエネルギー（２．７［ｅＶ］）に相当する電圧よりも低減することができる。
【００７３】
また、この実施の形態２では、第３の発光層２１０（屈折率３．１５）と第３の電流層２１１（屈折率３．１７）の屈折率の差が小さいため、第３の発光層２１０による発光は第３の電流層２１１に広がり、その結果、発光が円状になり、レーザビームの近円化が可能となる。
【００７４】
同様に、第２の発光層２０８（屈折率２．９２）と第２の電流層２０７（屈折率２．９３）の屈折率の差が小さいため、第２の発光層２０８による光は第２の電流層２０７に広がり、その結果、発光が円状になり、レーザビームの近円化が可能となる。
【００７５】
また同様に、第１の発光層２０５（屈折率２．８６）と第１の電流層２０４（屈折率２．８５）の屈折率の差が小さいため、第１の発光層２０５による光は第１の電流層２０４に広がり、その結果、発光が円状になり、レーザビームの近円化が可能となる。
【００７６】
また、この実施の形態２では、第３の発光層２１０よりもバンドギャップエネルギーの小さい第３の電流層２１１を第３の発光層２１０の上層に設け、ｐ電極２１５から注入された電流を第３の電流層２１１に集中させる構成としているため、第３の発光層２１０に直接電流が集中するのを防止することができるとともに、第３の電流層２１１は発光しないため、第３の発光層２１０の寿命改善を図ることができる。
【００７７】
同様に、第２の発光層２０８よりもバンドギャップエネルギーの小さい第２の電流層２０７を第２の発光層２０８の下層に設け、ｐ電極２１６から注入された電流を第２の電流層２０７に集中させる構成としているため、第２の発光層２０８に直接電流が集中するのを防止することができるとともに、第２の電流層２０７は発光しないため、第２の発光層２０８の寿命改善を図ることができる。
【００７８】
また同様に、第１の発光層２０５よりもバンドギャップエネルギーの小さい第１の電流層２０４を第１の発光層２０５の下層に設け、ｐ電極２１８から注入された電流を第１の電流層２０４に集中させる構成としているため、第１の発光層２０５に直接電流が集中するのを防止することができるとともに、第１の電流層２０４は発光しないため、第１の発光層２０５の寿命改善を図ることができる。
【００７９】
また、この実施の形態２では、第１の電流層２０４、第２の電流層２０７、および第３の電流層２１１の形成位置を制御することにより、第１の発光層２０５、第２の発光層２０８、および第３の発光層２１０の発光位置を制御することができる。
【００８０】
また、この実施の形態２では、ＳｉＯ２等による絶縁層２１７，２２０の屈折率が１．４２であって、ｎ型クラッド層２０３の上層に形成されたいずれの層の屈折率よりも小さいため、Ｃ部，Ｄ部，Ｅ部で発光された光は、絶縁層２１７，２２０により反射される。従って、Ｃ部，Ｄ部，Ｅ部は、絶縁層２１７，２２０により電気的および光学的に分離される。このため、Ｃ部，Ｄ部，Ｅ部は、互いに電気的および光学的に独立し、クロストークなどの影響がなくなるため、１素子サイズに３波長レーザ部（Ｃ部，Ｄ部，Ｅ部）を形成しても、Ｃ部，Ｄ部，Ｅ部をそれぞれ独自に駆動できる。これにより、例えばＣ部，Ｄ部，Ｅ部間の発光部間隔が約１００［μｍ］と互いに近接している場合においても、第１の電流層２０４、第２の電流層２０７、第３の電流層２１１により、それぞれ独自に、しきい値電流の低減、駆動電圧の低減、発光層の寿命改善、発光層の光出力の制御、ビーム形状の近円化ができるため、高出力化ができる。
【００８１】
また、この実施の形態２では、絶縁層２１７，２２０の形成位置を制御することにより、第１の発光層２０５、第２の発光層２０８、および第３の発光層２１０の発光位置を制御することができる。
【００８２】
なお、上記実施の形態２では、第３の発光層２１０と第３の電流層２１１のバンドギャップエネルギーの差を０．０５［ｅＶ］としたが、このバンドギャップエネルギーの差は、第３の電流層２１１において発光が起こらない範囲、つまり第３の発光層２１０が第３の電流層２１１のキャリア閉じ込め層として作用しない０．３［ｅＶ］未満となるように適宜設定できる。
【００８３】
同様に、第２の発光層２０８と第２の電流層２０７のバンドギャップエネルギーの差を０．０５［ｅＶ］としたが、このバンドギャップエネルギーの差は、第２の電流層２０７において発光が起こらない範囲、つまり第２の発光層２０８が第２の電流層２０７のキャリア閉じ込め層として作用しない０．３［ｅＶ］未満となるように適宜設定できる。
【００８４】
また同様に、第１の発光層２０５と第１の電流層２０４のバンドギャップエネルギーの差を０．０５［ｅＶ］としたが、このバンドギャップエネルギーの差は、第１の電流層２０４において発光が起こらない範囲、つまり第１の発光層２０５が第１の電流層２０４のキャリア閉じ込め層として作用しない０．３［ｅＶ］未満となるように適宜設定できる。
【００８５】
上記実施の形態２では、第３の電流層２１１を構成する半導体化合物の組成を（Ｉｎ０．０５Ｇａ０．５）０．９５Ａｌ０．０５Ｐとしたが、第３の発光層２１０と第３の電流層２１１のバンドギャップエネルギーの差が０．３［ｅＶ］となる範囲内で、第３の電流層２１１を構成するＩｎＧａＡｌＰの組成比を変えることにより、しきい値電流を制御することができるため、結果として、第３の発光層２１０による光の出力を制御することができる。
【００８６】
同様に、第２の電流層２０７を構成する半導体化合物の組成をＩｎ０．６９Ｇａ０．３１Ｎとしたが、第２の発光層２０８と第２の電流層２０７のバンドギャップエネルギーの差が０．３［ｅＶ］となる範囲内で、第２の電流層２０７を構成するＩｎＧａＮの組成比を変えることにより、しきい値電流を制御することができるため、結果として、第２の発光層２０８による光の出力を制御することができる。
【００８７】
また同様に、第１の電流層２０４を構成する半導体化合物の組成をＩｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｎとしたが、第１の発光層２０５と第１の電流層２０４のバンドギャップエネルギーの差が０．３［ｅＶ］となる範囲内で、第１の電流層２０４を構成するＩｎＧａＮの組成比を変えることにより、しきい値電流を制御することができるため、結果として、第１の発光層２０５による光の出力を制御することができる。
実施の形態２の変形例１
図７は上記実施の形態２の変形例１である１素子３波長の半導体レーザ素子の基本的な構成を示す正面図であり、上記図５または図６と同様のものには同じ符号を付してある。
【００８８】
図７には、ｐ型コンタクト層（上記図５のｐ型コンタクト層２１４に相当），ｐ型クラッド層（上記図５のｐ型クラッド層２１３に相当）にプロトン／またはＷをイオン打ち込みして高抵抗層を形成し、電流狭窄層３１０を形成した半導体レーザ素子の例を示す。図７の電流狭窄層３１０においては、光吸収がないため実屈折率ガイド型構造を実現でき、レーザビームの近円化を行った場合であっても、第１の電流層（上記図５の第１の電流層２０４に相当）、第２の電流層（上記図５の第２の電流層２０７に相当）、第３の電流層（上記図５の第３の電流層２１１に相当）によるしきい値電流の低減効果と相まって、低い動作電流で高出力のレーザ光を得ることができる。
実施の形態２の変形例２
図８は上記実施の形態２の変形例２である１素子２波長の半導体レーザ素子の基本的な構成を示す正面図であり、上記図５または図６と同様のものには同じ符号を付してある。
【００８９】
図８の半導体レーザ素子では、ｐ型クラッド層（上記図５のｐ型クラッド層２１３に相当）の上にＳｉＯ２等によるエッチングマスクを形成し、このエッチングマスクにより上記ｐ型クラッド層をメサエッチングして、底辺が３［μｍ］の略台形の対称な光閉じ込め構造をＣ部，Ｄ部，Ｅ部にそれぞれ形成する。エッチングマスクを残した状態でエッチングマスクの上から、例えば、ｎ−ＧａＮからなり、３．４［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有するｎ型電流狭窄層４１０を形成し、エッチングマスクを取り去った後、上記ｐ型クラッド層の上およびｎ型電流狭窄層４１０の上に、例えば、ｐ−ＧａＮからなり、３．４［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーを有するｐ型コンタクト層（上記図５のｐ型コンタクト層２１４に相当）をＭＯＣＶＤ法等により形成する。上記ｐ型コンタクト層の上には、Ａｕからなるｐ電極２１５，２１６，２１８が形成されており、基板（上記図５の基板２０１に相当）の裏面には、Ａｌ等からなるｎ電極（上記図５のｎ電極２１９に相当）が形成されている。
【００９０】
図７，図８の半導体レーザ素子では、電流狭窄層３１０，４１０のピッチを制御することによりそれぞれの部分で発光するレーザ光の寸法間隔を精度よく管理でき、電流層の厚さにより発光ビームの上下方向寸法が制御でき、電流狭窄層の間隔により発光ビームの左右方向寸法が制御できるため、発光ビームをより近円化できる。
【００９１】
また、図８の半導体レーザ素子では、それぞれの光閉じ込め構造の形成位置を制御することにより、それぞれの発光位置を制御することができる。
【００９２】
なお、本発明は上記実施の形態１，２に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づく種々の変形をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
【００９３】
例えば、上記実施の形態１ではモノリシック２波長レーザ素子、上記実施の形態２ではモノリシック３波長レーザ素子についてそれぞれ説明したが、同様にして、ｎ個の波長をもつモノリシックレーザ素子を、発光ピッチを任意に設定して形成することができるとともに、発光層に直接接した電流層により高出力化できる。
【００９４】
また例えば、上記実施の形態では、ＩｎＧａＡｌＰ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＧａＮ発光層を用いた半導体発光素子について説明したが、他の半導体材料、例えばＩｎＧａＮ，ＧａＡｌＮの一部または全部をＡｓおよび／またはＰ等で置換した材料や、ＧａＡｓ系化合物半導体を用いた半導体発光素子についても本発明を適用できる。
【００９５】
また、上記実施の形態では、ダブルへテロ構造について説明したが、クラッド層、発光層、電流層、光ガイド層を、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）、または量子ドット構造で構成してもよい。
【００９６】
また、例えば、Ｉｎ０．３８Ｇａ０．６２Ｎからなり、バンドギャップエネルギー２．８２［ｅＶ］で青紫色のレーザ光（波長４００〜４５０［ｎｍ］）を発光する第１の発光層（または第１の活性層）、Ｉｎ０．４４Ｇａ０．４４Ａｌ０．１２Ｎからなり、１．９１［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーで赤色のレーザ光（６００〜７００［ｎｍ］）を発光する第２の発光層（または第２の活性層）、Ｇａ０．７９Ａｌ０．２１Ａｓからなり、１．５９［ｅＶ］のバンドギャップエネルギーで赤外のレーザ光（７００〜８００［ｎｍ］）を発光する第３の発光層（または第３の活性層）としてもよい。
【００９７】
また、上記実施の形態では、発光素子の構造を説明するために、便宜上、基板が下層側に位置し、これに結晶層が上方へ積み重ねられる構造とし、下層側をｎ型、上層側をｐ型として説明したが、ｎ型を上層側、ｐ型を下層側とした構成としてもよい。
【００９８】
また、上記実施の形態では、半導体発光素子としてレーザ素子を用いて説明したが、例えば、ＬＥＤ構造としてもよい。また、上記実施の形態で説明した発光層を活性層として、この活性層の出力をｐ電極上に出力する面発光型レーザ素子を構成することもできる。
【００９９】
また、上記実施の形態では、基板をｎ型のＧａＡｓ，ＧａＮ基板としたが、例えばＳｉＣ基板，Ｓｉ基板，ＧａＡｌＮ基板，ＡｌＮ基板，ＩｎＰ基板等、格子間の整合性や熱膨張率を考慮して、基板を適宜選択することもできる。
【０１００】
また、上記実施の形態では、ｎ電極を、ＡｕまたはＡｌにより形成されているとしたが、ＡｌまたはＡｕにより形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態１である半導体レーザ素子の構成を示す正面図である。
【図２】図１の半導体レーザ素子においてのｐ電極の配置を示す上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の変形例１である半導体レーザ素子の構成を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例２である半導体レーザ素子の構成を示す正面図である。
【図５】本発明の実施の形態２である半導体レーザ素子の構成を示す正面図である。
【図６】図５の半導体レーザ素子においてのｐ電極の配置を示す上面図である。
【図７】本発明の実施の形態２の変形例１である半導体レーザ素子の構成を示す正面図である。
【図８】本発明の実施の形態２の変形例２である半導体レーザ素子の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０１,２０１  基板
２０２  ｎ型コンタクト層
１０３，２０３  ｎ型クラッド層
１０５，２０５，１０８，２０８，２１０  発光層
１１３，２１３  ｐ型クラッド層
１１４，２１４  ｐ型コンタクト層
１０４，２０４，１０７，２０７，２１１  電流層
１０６，２０６，１０９，２０９，２１２  光ガイド層
１１５，２１５，１１６、２１６，２１８  ｐ電極
１１９，２１９  ｎ電極
１１０，３１０，４１０，５１０  電流狭窄層
１１１，２１７，２２０  絶縁層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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